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关于功的概念教学

   功是物理学中一个重要的基本概念,比较抽象复杂,其概念的形成是教学中的一个难点。在介绍功这个物理概念之前,宜先从字面上介绍一下功的多重含义(这样从一开始就提醒学生注意物理学的功跟人们通常说的功不一样,这对学生掌握功的概念是有好处的):1、功劳,跟过相对,例如丰功伟绩、功劳、立功;2、成绩、效果、成效的意思,例如事半功倍、大功告成;3、技术和技术修养,例如唱功、基本功等等。物理学里的功主要偏重于成效、效果的意思,当然还有它本身的物理意义。
   概念的引入:我们为什么要引入功这个概念?描写物体运动和受力之间的关系我们已经有了牛顿第二定律,似乎不用再画蛇添足了,这时可以举一个例子让学生思考--人推车(当然还应该多举几个例子引导学生思考)。此时车子受到人施加的一个作用力f,在克服摩擦力之后车子将如何运动?答案是车子将从静止开始加速向前运动,换句话说,车子的运动状态发生了变化,过一段时间之后车子的速度将从零变化到某一个速度,速度变化的大小反映了力f对车子的作用效果,但我们要问一下力f对车子的作用效果即车子运动状态变化的大小(这里是速度变化的大小)除了与力f有关以外,还与什么因素有关?通过引导,学生大多能找到答案:是力的作用时间和车子的位移这两个因素,力的作用时间暂且放到一边(这将在冲量定理部分研究:力对物体的时间累积效应),先看看车子的位移这个因素,可以这样说如果车子的位移为零,则力f对车子的作用效果将为零,这说明力f对车子的作用效果同时与力f和位移有关,单靠力f或者位移都无法描写力f对车子的作用效果,实际上,牛顿第二定律f=ma只能说明力f对物体作用的瞬时关系,外力f作用于物体上会使物体产生加速度a ,物体的运动状态将要改变,但物体的运动状态能否改变,也即外力f对物体的作用效果,还取决于力f作用下物体的位移s ,我们把外力对物体作用一段距离而产生的效果,称为力对物体的空间累积效应,因此我们需要定义一个物理量来描写力对物体的空间累积效应,由于这个物理量是用来描写力f的作用效果的,所以我们用汉字功来给这个物理量取名,如前所述,这是借用了汉字功表效果的这层意思。这就是说,力f对物体产生了作用效果,我们就说外力对物体做了功,也就是,使物体的运动状态或者说物体的能量发生相应的变化,反之亦然。在概念的引入过程中,要注意引导学生思考、回答问题,尽量由学生自己体会引入功这个物理量的必要性。
 
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